[实用新型]测试岩石温度和应力变化下导热系数的真三轴装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测试仪器领域，更具体地说它是测试岩石温度和应力变化下导热系数的真三轴装置。

背景技术

导热系数是岩石的一项重要热学参数，在地下核废料处置、CO₂封存、天然气、页岩气储存等工程中，常需要对岩石的导热系数进行测试，如何对岩石导热系数进行精准测量，这对岩体工程多场耦合的研究具有重要意义；在成岩和长期的地质构造作用过程中，深部岩体所处的实际环境极其复杂，受到各种外来荷载和温度变化作用，其应力状态及内部损伤的改变对岩石的导热性影响重大；目前，对岩石导热性在温度和应力同时变化条件下的研究极少，远满足不了当前的工程实际运用。随着我国地下空间技术的高速发展，对岩体工程的规范要求也越来越严格。

测试岩石在应力变化条件下的导热系数时若不考虑温度影响，就不知道实际环境中温度的变化对岩样的破坏是否有影响及影响的大小；不能使实验条件更接近实际，因此不能更准确地反映岩体在实际工程中所处的真实状态。

因此，设计一套结构简单，使用方便，精准度高的测试岩石在温度和应力变化条件下导热系数的真三轴试验装很有必要。

发明内容

本实用新型的目的是提供测试岩石温度和应力变化下导热系数的真三轴装置，能进行岩石温度和应力变化条件下导热系数的真三轴试验测试，解决岩石在三相不同受力状态和温度变化条件下导热系数的测试问题，能更准确地反映岩石在实际工程环境中的所处情况。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：测试岩石温度和应力变化下导热系数的真三轴装置，包括三轴压力室，其特征在于：还包括温度加热系统；所述温度加热系统紧密包围于所述三轴压力室外侧壁,所述温度加热系统的温度施加值为10℃～150℃，有温度表设置于所述三轴压力室侧壁上方；所述三轴压力室上、下两端分别设置有上座、底座，所述三轴压力室、所述上座、所述底座围成测试空间；有垂直加载活塞设置于所述上座内，有上座底端口设置于所述上座下端中部；所述垂直加载活塞上部横向两端与所述上座呈滑动连接，所述垂直加载活塞下端轴向向下伸出所述上座底端口；

有左轴杆一端连接于泵动加载部分、另一端穿过三轴压力室侧壁且位于水平压头侧面正上方；有右轴杆一端连接于手动加载部分、另一端穿过三轴压力室侧壁且位于水平压头侧面正上方；

所述底座包括从上至下设置的第一台阶、第二台阶、第三台阶；有扁槽设置于所述第一台阶上端；

有上压头、岩石试样设置于所述测试空间内，所述岩石试样上、下两端分别设置有所述上压头和所述第一台阶，所述岩石试样左、右两端分别设置有所述水平压头；有橡胶套设置于所述岩石试样外侧；所述岩石试样下端设置有沿轴向向上延伸的安装孔，有热探针设置于所述安装孔内，所述热探针下端固定于所述扁槽内；

所述测试空间侧壁上端分别设置有由内向外与外界相通的排气通道、温度传感器通道，所述测试空间下端分别设置有输油管道、排线通道；输油管道、排线通道分别从所述第二台阶上端向下延伸并经90°折弯至所述第二台阶外侧壁；有数据线连接于所述热探针下端，所述数据线穿过所述排线通道与外界数据控制及采集系统连接。

在上述技术方案中，岩石试样高度为100mm，橡胶套长度为140mm；所述橡胶套上端、下端分别套装于上压头下端、第一台阶上端、且有箍紧环设置于所述橡胶套外侧。防止液压油进入岩石试样和安装孔中，确保岩石试样的密封性。

在上述技术方案中，岩石试样为正方形底面的矩形体，上压头的底面为正方形、且与所述岩石试样底面尺寸相同。便于轴向力的加载与计算。

在上述技术方案中，垂直加载活塞、上压头、岩石试样、底座为同轴设置；所述上压头，橡胶套内径，所述岩石试样与第一台阶为同径设置。便于轴向力加载的顺利进行。

垂直加载活塞与所述上座底端口的接触面设置有密封圈、所述左轴杆与所述三轴压力室侧壁的接触面设置有密封圈、所述右轴杆与所述三轴压力室侧壁的接触面设置有密封圈、所述三轴压力室下端与所述底座的接触面设置有密封圈，保证整个试验装置内部的密封性。

本实用新型具有如下优点：

(1)解决岩石在三相不同受力状态和温度变化条件下导热系数的测试问题，能进行岩石温度和应力变化条件下导热系数的真三轴试验测试；能更准确地反映岩石在实际工程环境中的所处情况；

(2)结构简单，使用方便，精准度高；

(3)设置于三轴压力室侧壁上方的温度表可测量三轴压力室内部的温度，确保试验温度的精确控制；